操作系统真象还原 文件系统的建立

Posted 2020-10-16 菜比170

Linux 文件系统借鉴了inode，inode的结构是

也就是说，在一个分区中 有多少个文件 就有多少个inodes，而一个文件最大，不会超过（12 + 256 + 256 × 256 + 256 × 256 × 256）个数据块大小 

同时，目录和普通文件一样，都是一个目录对应一个inode ，如果要打开文件，可以通过文件的inode值在inode数组（inode_table）中找到

就可以得到对应的文件信息

 

在一个正常的硬盘中 会有MBR + 几个分区 每个子分区的结构为：

（操作系统引导块EBR） + （超级块） + （空闲块位图） + （inode位图）  + （inode数组） + （根目录） + （空闲块区域）

               占1扇区                      1                                                                                

一个超级块应当包含该硬盘中所有的重要信息 ，其中应该有：

\\

 

mount挂载硬盘原理是：

把硬盘某分区的超级块super_block读到内存中，其中包括 块位图 inode位图信息，从而在对硬盘进行操作时，分区上的超级块也能相应的更新

 

文件描述符：（同inode区分，可理解为文件数据块描述符，主要用于文件系统对硬盘的管理 而文件描述符主要是和用户相关）

 

每个文件被打开后，都会自动创建一个文件结构（file 结构），其中记录了文件的偏移量 文件打开的标志 以及对应的inode指针 

因为可以由多个进程同时打开一个文件，所以一个文件可能会同时对应多个file结构

 

文件描述符  int open(const char* pathname, int flags); 返回一个数字 即为文件描述符数组的下标

文件描述符数组元素中的信息又指向某个file结构 

到现在成功在文件系统中写入一个inode_no为1 的文件，即除了根目录以后的第一个文件

 

大概流程：首先是sys_open（char* pathname, uint8_t flags）大概思路为：

1 创建一个路径记录结构 searched_record 用来记录走过的路径 

2 调用search_file(char* pathname, &searched_record)检查该目录下是否有同名文件 并返回该文件的inode_no  

search_file函数的思想为： 同样借助searched_record结构来记录找过的路径， 每次解析一个路径，并在该级 路径下通过search_dir_entry()函数进行搜索，到最后如果没有搜索到，说明遍历了完整路径

就保存被查找目录的直接父目录并返回最后呢个文件的inode_no

bool search_dir_entry(struct partition* part, struct dir* pdir, const char* name, struct dir_entry* dir_e)   函数 的思想为：首先把该目录下所 有的block读出来 然后一个个遍历

在每个block中保存有很多个目录项  目录项也要逐个便利，并同name比较 若有相同的 就把整个目录项拷贝出来 放在dir_e中 并返回true 

3 解析路径深度 ，然后将pathname的路径深度同searched_record搜索过的深度进行比较，不同则中间有目录不存在，相同的话再根据search_file返回的inode编号判断时候找到文件，如果没找到，flags也不是要创建文件，就直接返回-1  如果要求创建文件 就调用file_create(struct due* parent_dir, char* filename,uint8_t flags)创建文件

file_create()函数的思想： 

先为新文件分配一个inode  在文件描述符数组中分配一个位置 然后通过create_dir_entry()函数创造一个目录 然后将内存数据同步到硬盘 包括 父目录的inode节点 新创建文件的inode节点 inode的位图 创建文件的open_inodes链表 

create_dir_entry()函数的思想：根据filename和inode编号来在内存中对目录进行初始化

 

文件的打开与关闭：

还是原来的那张图 　在每个线程中都会有一个文件描述符数组 （局部）其中存储的应该是文件结构表（全局）的下标 通过访问每个线程的fd_table来获得下标 从而访问到文件结构表 文件结构中包括 fd_pos fd_inode fd_flag 从而通过inode来访问文件

文件打开通过sys_open函数来实现 参数为inode编号 和flag  首先在全局的文件结构表中为文件分配一个空位  然后将文件结构初始化  其中用到了inode_open函数来将inode赋值给文件结构的inode 然后检测是否有write_deny

inode_open 函数：检测open_inodes队列中是否存在该inode 没有的话就去硬盘上 通过inode_locate函数定位inode在硬盘上的位置并读入到open_inodes链表中

inode_locate(struct partition* part, uint32_t inode_no, struct i    node_position* inode_pos)函数：判断该inode是否跨过两个扇区  并将inode地址保存到inode_pos中

文件的关闭通过sys_close函数来实现  参数为文件描述符fd 首先通过本地的文件描述符 （即cur_thread的fd_table数组的下标）来获得全局描述符file_table数组中的文件结构 再通过file_close（）将其关闭

file_close()参数为文件结构 简单来说就是将write_deny 置为false 并将文件的inode在open_inodes中关闭  并将该文件结构中的inode置为null

同时还要讲线程本地的fd_table中对应的那一位文件描述符置空